JPH0359949B2 - - Google Patents

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JPH0359949B2
JPH0359949B2 JP57106994A JP10699482A JPH0359949B2 JP H0359949 B2 JPH0359949 B2 JP H0359949B2 JP 57106994 A JP57106994 A JP 57106994A JP 10699482 A JP10699482 A JP 10699482A JP H0359949 B2 JPH0359949 B2 JP H0359949B2
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JP
Japan
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component
scintillator
photons
time
barium fluoride
Prior art date
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JP57106994A
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Japanese (ja)
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JPS585387A (en
Inventor
Arumon Robeeru
Rabaru Mitsusheru
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9259786&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0359949(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of JPS585387A publication Critical patent/JPS585387A/en
Publication of JPH0359949B2 publication Critical patent/JPH0359949B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G01T1/2023Selection of materials

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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、シンチレーター物質に関する。こ
の発明は、高エネルギー光子、すなわちX線又は
ガンマ光子の超高速検出器の制作及びトモグラフ
(tomograph)の制作に関し、特に有益である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field This invention relates to scintillator materials. The invention is particularly useful with regard to the production of ultrafast detectors of high energy photons, ie X-rays or gamma photons, and the production of tomographs.

(背景技術) 光子の走行時間を最も正確に測定する手段の1
つとして、高速光電増倍管とプラスチツクシンチ
レーターとを用いるものがある。通常使用される
プラスチツクシンチレーターとしては、数多くの
ものがあり、例えばPILOT U又はNE111などが
知られている。ガンマ光子との相互作用による非
励起状態の間、すべてのプラスチツクシンチレー
ターは、1.5nsの時定数を有する光パルスを放出
する。このパルスの強さ、すなわちパルスの全光
子数は、入射γ光子のエネルギーに比例する。ほ
ぼ3000〜4000光子/MeVの光出力は、通常前記
プラスチツクシンチレーターを介して得ることが
できる。
(Background technology) One of the most accurate means of measuring photon travel time
One type uses a high-speed photomultiplier tube and a plastic scintillator. There are many commonly used plastic scintillators, such as PILOT U or NE111. During the unexcited state due to interaction with gamma photons, all plastic scintillators emit light pulses with a time constant of 1.5 ns. The strength of this pulse, ie the total number of photons in the pulse, is proportional to the energy of the incident gamma photons. A light output of approximately 3000-4000 photons/MeV can typically be obtained via the plastic scintillator.

第1図に示す装置は、時間又はプラスチツクシ
ンチレーターの時間的変化、すなわち飛行時間の
差を求め、またプラスチツクシンチレーターと他
のシンチレーターとを比較するために使用する。
The apparatus shown in FIG. 1 is used to determine the temporal change or difference in time of flight of a plastic scintillator and to compare the plastic scintillator with other scintillators.

この装置は、薄いプラスチツクシンチレーター
2a,2bと高速光電増倍管3a,3bとからな
る向い合つた検出器D1,D2を有する。高速光電
増倍管3a,3bは、高電圧電源4a,4bにそ
れぞれ電気的に接続される。更にこれらは、電気
的増幅器、波高分析器及び計数手段―これらは当
業者にとつて周知である―に電気的に接続され
る。この装置は、第1検出器D1から検出される
γ光子の検出時間と、第2検出器D2から検出さ
れる別のγ光子の検出時間との時間差を測定する
ことができる。この2つのγ光子は、それぞれ
511keVのエネルギーを有し、電子と陽電子の消
滅によつて生じるとともに、陽電子放出基板を有
する物体1の点6からそれぞれ反対方向に放出さ
れる。
The device has opposed detectors D 1 , D 2 consisting of thin plastic scintillators 2a, 2b and fast photomultipliers 3a, 3b. High-speed photomultiplier tubes 3a and 3b are electrically connected to high voltage power supplies 4a and 4b, respectively. Furthermore, they are electrically connected to electrical amplifiers, pulse height analyzers and counting means, which are well known to those skilled in the art. This device is capable of measuring the time difference between the detection time of a gamma photon detected from the first detector D 1 and the detection time of another gamma photon detected from the second detector D 2 . These two γ photons are each
It has an energy of 511 keV, is generated by the annihilation of an electron and a positron, and is emitted in opposite directions from the point 6 of the object 1 having the positron-emitting substrate.

これらの時間差の測定結果はばらつき、光電子
増倍管3a,3bと電気的手段5とが縦続接続さ
れた測定装置に使用されるシンチレーターの種類
に基づいて変化するガウス分布を示す。この分布
は、スペクトルの半値幅(FWHM)を示す。
The measurement results of these time differences are variable and exhibit a Gaussian distribution that varies depending on the type of scintillator used in the measuring device in which the photomultiplier tubes 3a, 3b and the electrical means 5 are cascaded. This distribution indicates the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum.

直径20mm、厚さ2mmのプラスチツクシンチレー
ターの場合、FWHMはほぼ150ps(エネルギーし
きい値は、事象が光電効果によつてのみ起こるよ
うに選択されている)であり、検出された事象の
90%を利用することによりほぼ200ps(エネルギー
しきい値は100keV以上である)となる。
For a plastic scintillator with a diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm, the FWHM is approximately 150 ps (the energy threshold is chosen such that the event occurs only due to the photoelectric effect) and the
By utilizing 90%, it becomes almost 200 ps (the energy threshold is more than 100 keV).

プラスチツクシンチレーターの主な欠点は、プ
ラスチツク材料が原子番号の小さな元素よつて形
成されていることと、プラスチツク材料が軽い原
子から形成されていることに基づき、低密度(ほ
ぼ1.1〜1.2g/cm3)である―という点である。
The main drawbacks of plastic scintillators are that the plastic material is made up of elements with low atomic numbers and that the plastic material has a low density (approximately 1.1-1.2 g/cm 3 ).

従つて、この場合プラスチツク材料とγ光子と
の相互作用を支配する事象は、コンプトン効果で
ある。すなわち、入射γ光子のエネルギーとプラ
スチツクシンチレーターに生じたエネルギーとの
間には、何の関係もない。この結果、γ放射の分
光測定は不可能である。従つて、光電効果による
相互作用を示す少数のγ光子を失うことなく多数
の相互作用を消滅させるか、又はγ光子のエネル
ギーとして分析可能なものの外に、相互作用を受
けたすべての光子を分析する必要がある。
Therefore, the phenomenon governing the interaction of gamma photons with the plastic material in this case is the Compton effect. That is, there is no relationship between the energy of incident gamma photons and the energy generated in the plastic scintillator. As a result, spectroscopic measurements of gamma radiation are not possible. Therefore, it is possible to annihilate a large number of interactions without losing a small number of γ photons that exhibit interactions due to the photoelectric effect, or to analyze all photons that have undergone interactions in addition to those that can be analyzed as the energy of γ photons. There is a need to.

光子の走行時間を極めて正確に測定するための
別の先行技術としては、フツ化セシウムCsFを用
いたシンチレーターがある。この技術に関して
は、仏国特許出願第79 02053に特に詳しく記載さ
れている。フツ化セシウムCsFは、原子番号が55
と大きなセシウム原子を有し、かつ高密度(ほぼ
4.6g/cm3)である。しかしながら、フツ化セシ
ウムは次の2つの点に関し、プラスチツクよりも
劣る。すなわち、螢光時定数は、ほぼ2.5〜3ns
(プラスチツクはほぼ1.5ns)あり、このシンチレ
ーシヨン応答はほぼ1500〜2000光子/MeV(プラ
スチツクはほぼ3000〜4000光子/MeV)である。
しかしながら、フツ化セシウムは興味深いエネル
ギーレベルでシンチレーシヨンを行なう。
511keVのγ光子を用いた場合、分解能はほぼ30
%である。更に、第1図に示す装置のプラスチツ
クシンチレーター2a,2bを同一形状のフツ化
セシウムシンチレーターに置き換えれば、このフ
ツ化セシウム量の作用によつてほぼ220〜300psの
FWHMが得られる。
Another prior art technique for measuring photon transit times with great precision is a scintillator using cesium fluoride, CsF. This technique is described in particular detail in French patent application No. 79 02053. Cesium fluoride CsF has an atomic number of 55
It has a large cesium atom and a high density (almost
4.6g/cm 3 ). However, cesium fluoride is inferior to plastic in the following two respects. That is, the fluorescence time constant is approximately 2.5 to 3 ns.
(approximately 1.5 ns for plastics), and this scintillation response is approximately 1500-2000 photons/MeV (approximately 3000-4000 photons/MeV for plastics).
However, cesium fluoride scintillates at an interesting energy level.
When using 511keV gamma photons, the resolution is approximately 30
%. Furthermore, if the plastic scintillators 2a and 2b of the apparatus shown in FIG.
FWHM is obtained.

従つて、プラスチツクシンチレーシヨンの時間
パーフオーマンスは、フツ化セシウムの時間パー
フオーマンスよりも良好である。しかしながら、
フツ化セシウムの阻止能がプラスチツクのそれよ
りも高いという事実を考慮すれば、同一の検出効
果を得る場合、フツ化セシウムはプラスチツクよ
りも良好な時間パーフオーマンスを示す。
Therefore, the time performance of plastic scintillation is better than that of cesium fluoride. however,
Considering the fact that the stopping power of cesium fluoride is higher than that of plastic, cesium fluoride shows better time performance than plastic when obtaining the same detection effect.

しかしながら、プラスチツクと比較した場合、
フツ化セシウムの非常に高い吸湿性―例えばタリ
ウムがドープされたヨウ化ナトリウムNaI(Tl)
が示す吸湿性以上である―のために、フツ化セシ
ウムの取り扱いは極めて困難である。従つて、シ
ンチレーターの製造に際し、フツ化セシウムを使
用する場合には、この物質を非常に強固な容器に
収納しなければならない。従つて、フツ化セシウ
ムは非常に高価であり、またその取り扱いがめん
どうである。
However, when compared to plastic,
Very high hygroscopicity of cesium fluoride – e.g. thallium-doped sodium iodide NaI (Tl)
Cesium fluoride is extremely difficult to handle because of its hygroscopicity, which is higher than that of cesium fluoride. Therefore, when cesium fluoride is used in the production of scintillators, this substance must be stored in a very strong container. Therefore, cesium fluoride is very expensive and difficult to handle.

(発明の目的) この発明は、このような従来技術の問題点を解
決することを目的とし、その特徴はフツ化バリウ
ムからなるシンチレーター物質であつて、励起状
態で、フツ化バリウムは極大中心が3200Åの低速
成分と、極大中心2250Åの高速成分とを有する光
放射を行ない、かつ結晶格子の欠陥を軽減し高速
成分の強さを増すために、純粋に精練したシンチ
レーター物質にある。
(Purpose of the Invention) The purpose of the present invention is to solve the problems of the prior art, and its feature is to use a scintillator material made of barium fluoride. It is a pure scintillator material that emits light with a slow component of 3200 Å and a fast component of the maximum center of 2250 Å, and in order to reduce defects in the crystal lattice and increase the strength of the fast component.

例えば、この発明は超高速高エネルギー光子
(X又はγ光子)検出器、特に飛行時間測定を求
める検出器の制作に有益である。また、この発明
は陽電子トモグラフ、飛行時間トモグラフの制作
に有益である。
For example, the invention is useful in the production of ultrafast high energy photon (X or gamma photon) detectors, particularly those seeking time-of-flight measurements. This invention is also useful for producing positron tomography and time-of-flight tomography.

(発明の構成及び作用) 以下この発明を詳細に説明する。(Structure and operation of the invention) This invention will be explained in detail below.

フツ化バリウム(BaF2)シンチレーターは、
プラスチツクシンチレーターとほほぼ等しい時間
的変化レベルを示し、フツ化セシウムシンチレー
ターと比べて注目すべき利点があるばかりでな
く、容易に使用でき、またプラスチツクシンチレ
ーターよりも低価格である。フツ化バリウムの精
製方法としては、純度の極めて高い金属ハロゲン
化単結晶を得るのに使える一の方法が米国特許第
4110080号に記載されている。実際には本発明に
使用される物質は例えばラボトリズ メルクーク
レヴノト(Laboratories Merck−Clevenot)、
65−67、ル ド ラ ヴイクトリ(Rue De La
Victore),75009パリ(Paris),フランス
(France)から商業的に入手できる。バリウムの
原子番号56はセシウムのそれ55よりもわずか
に大きい。従つてフツ化セシウムの密度が4.61
g/cm3であるのに対し、フツ化バリウムの密度は
4.88g/cm3である。X線又はγ光子に関するフツ
化バリウムの阻止能は、フツ化セシウムのそれよ
りも高い。またフツ化バリウムは、水や多くの酸
化溶媒、例えばエタノール、エチルエーテル、ア
セトン及びメタノールなどに対して強い。更に、
フツ化バリウムは加工処理が容易で、ガラスより
も硬いにもかかわらずもろさはない。従つて第1
図に示す装置のプラスチツクシンチレーター2
a,2bを同一形状のフツ化バリウムに置き換え
ることによつて、フツ化バリウムの時間パーフオ
ーマンスに関し、ほぼ200psのFWHMを得るこ
とができる。
Barium fluoride (BaF 2 ) scintillator is
It exhibits a level of temporal variation that is nearly identical to that of plastic scintillators, has notable advantages over cesium fluoride scintillators, is easier to use, and is less expensive than plastic scintillators. One method for purifying barium fluoride that can be used to obtain extremely pure metal halide single crystals is disclosed in the US Patent No.
Described in No. 4110080. In practice, the substances used in the invention are, for example, Laboratories Merck-Clvenot,
65-67, Rue De La Victory
Commercially available from Victor Victore, 75009 Paris, France. Barium's atomic number, 56, is slightly larger than that of cesium, 55. Therefore, the density of cesium fluoride is 4.61
g/ cm3 , whereas the density of barium fluoride is
It is 4.88g/ cm3 . The stopping power of barium fluoride with respect to X-rays or gamma photons is higher than that of cesium fluoride. Barium fluoride is also resistant to water and many oxidizing solvents such as ethanol, ethyl ether, acetone, and methanol. Furthermore,
Barium fluoride is easy to process, and although it is harder than glass, it is not brittle. Therefore, the first
Plastic scintillator 2 of the device shown in the figure
By replacing a and 2b with barium fluoride having the same shape, it is possible to obtain a FWHM of approximately 200 ps regarding the time performance of barium fluoride.

これらの値は、フツ化バリウムのシンチレーシ
ヨン特性によつて説明することができる。この物
質の放射は、高速成分―時定数;ほぼ0.8ns、光
出力;ほぼ1000光子/MeV―と低速成分―時定
数;ほぼ600ms、光出力;ほぼ3000〜4000光子/
MeV―からなる。高速成分は、良好な時間パー
フオーマンスを得るために、走行時間測定装置に
用いられる。フツ化バリウムのエネルギー分解能
は、フツ化セシウムと同様に利用され、同一又は
より良好な結果を得る。エネルギー分析は、時間
分析と同期して行なわれ、高速成分の1000光子/
MeVを考慮するだけである。高速成分は、例え
ば511keVの光子を用いた場合、エネルギー分解
能を約30%とする。このエネルギー分解能は、フ
ツ化セシウムと同一である。また光放射が完全に
終るまで、特に1.5〜2μsの間、エネルギー分析を
遅延させることができる。これは分析結果から確
認することができる。一方、分析時間の結果は、
適当なアナログ又はデジタルデバイスに数μsの間
保持される。この場合、511keVの光子に対する
エネルギー分解能は、ほぼ13%である。このこと
は、陽電子トモグラフなどには非常に有利であ
る。しかし、散乱した放射の存在は極めて不利と
なる。
These values can be explained by the scintillation properties of barium fluoride. The radiation of this material consists of a fast component - time constant: approximately 0.8 ns, optical output: approximately 1000 photons/MeV - and a slow component - time constant: approximately 600 ms, optical output: approximately 3000-4000 photons/MeV.
It consists of MeV. The high speed component is used in the travel time measuring device to obtain good time performance. The energy resolution of barium fluoride can be utilized similarly to cesium fluoride with the same or better results. Energy analysis is performed in synchronization with time analysis, and the high-speed component of 1000 photons/
Just consider MeV. For example, when using 511 keV photons, the energy resolution of the high-speed component is approximately 30%. This energy resolution is the same as that of cesium fluoride. It is also possible to delay the energy analysis until the light emission is completely finished, in particular for 1.5-2 μs. This can be confirmed from the analysis results. On the other hand, the analysis time result is
It is held for a few μs in a suitable analog or digital device. In this case, the energy resolution for 511 keV photons is approximately 13%. This is very advantageous for positron tomography and the like. However, the presence of scattered radiation is extremely disadvantageous.

前記低速及び高速成分の存在、時定数の存在及
びフツ化バリウムシンチレーターの放射スペクト
ルの測定から次のことがわかる:低速成分はは、
BaF2の結晶格子の欠陥、すなわち格子に含まれ
る化学不純物又はバリウムとフツ素の不充分な配
列によつて生ずる。これらの欠陥は、中間レベル
を禁止帯に導き、高い時定数(0.6μs)を有する
高速成分による波高よりも高い波高を生する放射
を生じさせる。この高速成分は、2000〜2500Å間
の放射バンドに対応し、極大中心は2250Åである
ことが実験から得られている。低速成分は、波高
値がほぼ2500Åであり、この波高値はBaF2試料
の作用によつて6000Åに達することもある。また
光放射の強さは、最大ほぼ3200Åである。
The existence of the slow and fast components, the existence of a time constant, and the measurement of the emission spectrum of the barium fluoride scintillator reveal the following: The slow component is
Defects in the crystal lattice of BaF 2 are caused by chemical impurities or insufficient alignment of barium and fluorine in the lattice. These defects lead the intermediate level into the forbidden band and give rise to radiation with a higher wave height than that due to the fast component with a high time constant (0.6 μs). Experiments have shown that this fast component corresponds to a radiation band between 2000 and 2500 Å, with a maximum center at 2250 Å. The slow component has a peak value of approximately 2500 Å, and this peak value can reach 6000 Å due to the action of the BaF 2 sample. The maximum intensity of the optical radiation is approximately 3200 Å.

極大中心2250Åの波高領域において、BaF2
料の透過度は、高速成分の放射と関係が深い。従
つて、走行スペクトルにおいて2250Åで吸収作用
を示す試料は、放射スペクトルにおいて全くある
いはほとんど高速成分を持たない。この現象は試
料の吸収ピークの高さに直接関係する。その結
果、吸収ピークが大きくなる程(試料の一定の厚
さに対する)、高速に放射される光子が少なくな
る。
In the wave height region of the maximum center of 2250 Å, the transmittance of the BaF 2 sample is closely related to the radiation of high-speed components. Therefore, a sample that exhibits absorption at 2250 Å in its travel spectrum has no or almost no fast component in its emission spectrum. This phenomenon is directly related to the height of the absorption peak of the sample. As a result, the larger the absorption peak (for a given sample thickness), the fewer photons are emitted at high speed.

従つて、与えられた性質(すなわち、与えられ
た不純物レベルに対する)に対し、厚さが厚くな
る程、高速に放射される光子が少なくなる。
Therefore, for a given property (ie, for a given impurity level), the thicker the thickness, the fewer photons will be emitted at high speed.

こうして、2250ÅおけるBaF2の“固有の”放
射は、この物質から作られたすべての試料に見ら
れる。しかし、この放射はBaF2格子の欠陥によ
る吸収によつてマスクされてしまうことがある。
この欠陥は、光放射を遅らせることによつてより
高い波高を有する放射に変えてしまう。
Thus, the "inherent" emission of BaF 2 at 2250 Å is found in all samples made from this material. However, this radiation can be masked by absorption by defects in the BaF 2 lattice.
This defect retards the light emission, changing it to radiation with a higher wave height.

従つて、フツ化バリウムを純粋なものに改良す
る(化学不純物や特にイオンの除去、及び格子欠
陥の除去等)ことにより、フツ化バリウムの光放
射に際し、低速成分に対する高速成分の強度を、
一層強めることができる。
Therefore, by improving the purity of barium fluoride (e.g. by removing chemical impurities, especially ions, and removing lattice defects), the intensity of the fast component relative to the slow component can be reduced when barium fluoride emits light.
It can be made even stronger.

純粋フツ化バリウムは、トモグラフ、特に陽電
子トモグラフや飛行時間の検出器用シンチレータ
ーの制作に利用することができる。なお、陽電子
トモグラフに関しては仏国特許出願第7902053に
詳しく記載されている。このことは、“後方放射”
長又は“後方放射”距離の減少によつて、走行時
間トモグラフや通常の陽電子トモグラフと比較し
た場合の陽電子トモグラフに効果がある。従つ
て、検出結果の同一数に対して再現された映像に
存在する雑音が減少する。この利点は、検出結果
の数の比較から明らかであり、飛行時間、陽電子
トモグラフ及び通常の陽電子トモグラフに関し、
同一特性を得ることができる。
Pure barium fluoride can be used to make scintillators for tomography, especially positron tomography and time-of-flight detectors. The positron tomography is described in detail in French Patent Application No. 7902053. This is called “backward radiation”
The reduction in length or "backward radiation" distance benefits positron tomography when compared to transit time tomography and conventional positron tomography. Therefore, the noise present in the reconstructed image for the same number of detection results is reduced. This advantage is clear from the comparison of the number of detection results, with respect to time of flight, positron tomography and conventional positron tomography.
The same characteristics can be obtained.

第2図の曲線は、陽電子放射基板に一様に分布
するフアントム(phantom)の異なる直径φに
関し、陽電子源飛行時間の測定装置から求めた
FWHM(msで表わす)と、飛行時間トモグラフ、
陽電子トモグラフから求めた利得変化G(検出結
果の計数率で表わす)との関係を示す。これらの
曲線は、FWHM改善の重要性を示している。従
つて、FWHMが小さくなる程前記ゲインは増大
し、かつ飛行時間トモグラフ、陽電子トモグラフ
で被測定物質に注入するトレーサー量は、通常の
陽電子トモグラフの場合に比べて少なくなる。
The curves in Figure 2 were determined from a positron source time-of-flight measurement device for different diameters φ of phantoms uniformly distributed on a positron-emitting substrate.
FWHM (expressed in ms) and time-of-flight tomograph,
The relationship with the gain change G (represented by the counting rate of the detection result) obtained from the positron tomography is shown. These curves demonstrate the importance of FWHM improvement. Therefore, as the FWHM decreases, the gain increases, and the amount of tracer injected into the substance to be measured in a time-of-flight tomography or positron tomography becomes smaller than in the case of a normal positron tomography.

前述したような方法で得られた純粋なフツ化バ
リウムシンチレーターを使用することによつて、
同一形状のシンチレーターとしてフツ化セシウム
シンチレーターを使用することにより得られる飛
行時間測定と比較して、少なくとも測定誤差が
1.3倍ほど小さいFWHMを得ることができる。
By using pure barium fluoride scintillator obtained by the method described above,
Compared to the time-of-flight measurement obtained by using a cesium fluoride scintillator as a scintillator of the same shape, at least the measurement error is reduced.
It is possible to obtain a FWHM that is about 1.3 times smaller.

この時間測定に関する利点とは別に、フツ化バ
リウムの減衰係数はフツ化セシウムムに比べて多
少大きいという利点がある。これはバリウムの原
子番号がセシウムより大きく、BaF2の密度が
CsFよりも高いからである。また、フツ化バリウ
ムを使用することにより、飛行時間トモグラフ、
陽電子トモグラフの感度をほぼ5〜10%向上させ
ることができる。更に、前述したようにフツ化バ
リウムは水に対する親和力が全くない。フツ化セ
シウムのように、シンチレーター製造のために容
器内に密封する(従つて高価で使用しにくい)必
要がない。フツ化バリウムを用いる新規なシンチ
レーター物質により、シンチレーター間の表面損
失を軽減し、飛行時間、陽電子トモグラフに関し
ほぼ15%の感度向上を図ることができる。
Apart from this time measurement advantage, barium fluoride has a somewhat larger attenuation coefficient than cesium fluoride. This is because the atomic number of barium is larger than that of cesium, and the density of BaF2 is
This is because it is higher than CsF. In addition, by using barium fluoride, time-of-flight tomography,
The sensitivity of positron tomography can be improved by approximately 5-10%. Furthermore, as mentioned above, barium fluoride has no affinity for water. Unlike cesium fluoride, it does not need to be sealed in a container (therefore expensive and difficult to use) for scintillator production. A novel scintillator material using barium fluoride can reduce surface losses between scintillators and improve sensitivity by approximately 15% for time-of-flight and positron tomography.

従つて、純粋なフツ化バリウムは、フツ化セシ
ウムよりも、時間的挙動、検出効率、使用の容易
性、シンチレーター製造価格の点ですぐれてい
る。飛行時間測定、陽電子トモグラフの検出器の
製造にフツ化バリウムを使用することにより、同
質の映像に対しフツ化セシウムで製造した検出器
を使用する同一タイプのトモグラフに必要な係数
に比べて、少なくとも1.5に等しい係数で試験を
行なうために、被測定物質に注入するトレーサー
の量を減らすことができる。
Therefore, pure barium fluoride is superior to cesium fluoride in terms of temporal behavior, detection efficiency, ease of use, and scintillator manufacturing cost. For time-of-flight measurements, the use of barium fluoride in the manufacture of the detector of a positron tomography provides a coefficient of at least In order to perform the test with a factor equal to 1.5, the amount of tracer injected into the substance to be measured can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はシンチレーターの時間的変化を求める
ための装置の構成図、第2図は陽電子放射基板の
一定分布を有するフアントムの異なる直径φに関
し、陽電子点源飛行時間の測定装置から得られた
FWHMと、飛行時間トモグラフ、陽電子トモグ
ラフから得られた利得変化Gとの関係を表わすグ
ラフである。 1……陽電子放射源、2a,2b……シンチレ
ーター、3a,3b……光電増培管、4a,4b
……高圧電源、5……電気的増幅器。
Figure 1 is a diagram of the configuration of the apparatus for determining the temporal change of the scintillator, and Figure 2 shows the results obtained from the positron point source time-of-flight measuring apparatus for different diameters φ of the phantom with a constant distribution of the positron-emitting substrate.
It is a graph showing the relationship between FWHM and gain change G obtained from a time-of-flight tomography and a positron tomography. 1... positron emission source, 2a, 2b... scintillator, 3a, 3b... photomultiplier tube, 4a, 4b
...High voltage power supply, 5...Electrical amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高エネルギー光子を検出する超高速シンチレ
ーターであつて、フツ化バリウム物質を含み、該
フツ化バリウム物質の純度が2000Åから2500Åま
での波長領域の光りに対して透過的であり、前記
高エネルギーの光子によつて励起され光の第1成
分と第2成分を放出し、前記第1成分が低速成分
であつて、2500Å以上の波長を有し、前記第2成
分が2000Åから2500Åまでの波長領域の高速成分
である純度であることを特徴とする超高速シンチ
レーター。 2 前記シンチレーターが光子の飛行時間測定に
用いられることを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の超高速シンチレーター。 3 高エネルギー光子を検出する超高速シンチレ
ーターであつて、フツ化バリウム物質を含み、該
フツ化バリウム物質の純度が2000Åから2500Åま
での波長領域の光りに対して透過的であり、前記
高エネルギーの光子によつて励起され光の第1成
分と第2成分を放出し、前記第1成分が低速成分
であつて、2500Å以上の波長を有し、前記第2成
分が2000Åから2500Åまでの波長領域の高速成分
である純度であり、トモグラフの製造に用いるこ
とを特徴とする超高速シンチレーター。 4 前記トモグラフが陽電子トモグラフであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の超
高速シンチレーター。 5 前記トモグラフが飛行時間トモグラフである
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の
超高速シンチレーター。
[Claims] 1. An ultrafast scintillator that detects high-energy photons, which contains a barium fluoride material, and the purity of the barium fluoride material is transparent to light in a wavelength range from 2000 Å to 2500 Å. is excited by the high-energy photon and emits a first component and a second component of light, the first component being a slow component and having a wavelength of 2500 Å or more, and the second component having a wavelength of 2000 Å. An ultra-high-speed scintillator characterized by its high-speed component purity in the wavelength region from to 2500 Å. 2. Claim 1, wherein the scintillator is used for measuring the time of flight of photons.
The ultrafast scintillator described in section. 3. An ultrafast scintillator for detecting high-energy photons, which includes a barium fluoride material, the barium fluoride material has a purity that is transparent to light in a wavelength range of 2000 Å to 2500 Å, and the high-energy scintillator Excited by photons and emitting a first component and a second component of light, the first component being a slow component and having a wavelength of 2500 Å or more, and the second component having a wavelength range from 2000 Å to 2500 Å An ultra-high-speed scintillator characterized by its purity, which is a high-speed component of 4. The ultrahigh-speed scintillator according to claim 3, wherein the tomograph is a positron tomograph. 5. The ultrahigh-speed scintillator according to claim 4, wherein the tomograph is a time-of-flight tomograph.
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EP0069000B1 (en) 1986-04-09
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